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FIREWALLENALTADISPONIBILIDADNorbertoAltalef

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RedKleeArgentina________________________________________________________________________

1AlcancesSedescribirenestedocumentolasventajasylaconfiguracindeunaestructuradefirewallenaltadisponibilidad,utilizandoherramientasOpenSource.

2VentajasUnaestructuradefirewallenaltadisponibilidadpresentalassiguientesventajas:

Continuidaddeserviciofrenteafallasdehardware. Posibilidaddeusarhardwarestandard(PCclone)parafuncionescrticas. Permitiractualizacionesdesoftwaresininterrupcindelservicio. Siademssepuedecontarconmsdeunaconexinainternet,puedecontinuarse

elservicioanfrenteaunacadadeunodelosenlaces.

Firewallstateful.Sincronizacindeestadosdeconexiones.Unfirewallstatefulesaquelquellevauncontroldelasconexionesestablecidas,demaneraquepuededeterminarsiunpaqueteperteneceonoaunaconexin.Sisedeterminaqueperteneceaunaconexin,seloaceptasinnecesidaddevalidarlocontralasreglas.Estobrindaunanotablemejoradeperformance.

Cuandosequiereestablecerunaconfiguracindealtadisponibilidad,esnecesariocontarconunmecanismoparaqueelfirewallqueestinactivo(backup)tengainformacindelasconexionesyaestablecidas.Siestonoocurre,encasodefalladelfirewallprincipalcuandoeldebackuptomesulugarcancelartodaslasconexionesyaestablecidas.

3PropuestaLapropuestacontemplarlossiguientesaspectos:

1Instalarunaestructuradefirewallconequiposredundantes.2Contarconalmenosdosaccesosinternet,provistospordistintosproveedores(ISP).3Frenteaunafallaelusuarionodebetenerningunainterrupcindesuconexin.4Posibilidaddeusarlosdosenlacesinternetunocomoactivoyelotrocomobackupotenerlosambosactivos.

4ImplementacinParalaestructuradefirewallredundanteslapropuestaesrealizarloconunainstalacinbasadaenelsistemaoperativoOpenBSD.

LadecisindeusarOpenBSDsebasaenvariosaspectos:

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Sistemaoperativomuyestableytotalmenteorientadodesdesuconcepcinhacialaseguridad.

Softwaredefiltradodepaquetespf,muysencillodeusaryconmuchasfuncionalidadesintegradas.

ConfiguracindealtadisponibilidadusandoelprotocoloCARP,estabilizadadesdehacevariasversiones.

Pseudointerfacepfsyncquepermiteconfigurarunfirewall"stateful"enaltadisponibilidad.

Instalacinmuysencilla,queocupapocoespacioendiscoyconrequerimientosdehardwaremnimos.

Ampliandolospuntosanteriores:

1. OpenBSDesunodelossistemasoperativosmssegurosybiendiseadosdisponiblesactualmente.Peseaquelasracesdeestesistemaoperativoseremontanalosaos70enlosprimerosdasdeUNIX,OpenBSDhaevolucionadosiendoenlaactualidadunsistemaconunfuertedesarrolloymuyusadoengrancantidaddeinstalaciones.BSD(BerkeleySoftwareDistribution)fueunaderivacindelUnixdeAT&Tafinesdelosaos70.ApartirdeBSDaprincipiosdelosaos90sederivaronNetBSDyFreeBSD.TheodeRaadt,queestodavaelliderdelproyecto,sesepardelproyectoNetBSDenOctubrede1995yliberlaversin2.0deOpenBSDamediadosde1997.Elobjetivodelproyectoesdisponerdeunsistemaoperativocompacto,muybiendocumentadoyconextremocuidadoentemasdeseguridad.

2. pfeselsoftwaredefiltradodepaquetes(packetfilter)deOpenBSD.AdemsdefiltrartrficoTCP/IPpuedehacertambintraslacindedirecciones(NATNetworkAddressTraslation),tambienincluyelafuncindenormalizacindetrficoTCP/IP,ascomocontroldeanchodebanda.Lasintaxisesmuyintuitivaypermiterealizarfirewallpotentesconarchivosdeconfiguracinsencillos.AscomotodoelproyectoOpenBSD,tieneunaexcelentedocumentacin.Estdisponibleenelkernelgenricodesdeelao2001(versinOpenBSD3.0)porloqueesmuyestableyprobado.Atravsdelosaosselehanagregadomuchasfuncionalidades.

3. ElpropsitodeCARP(CommonAddressRedundancyProtocol)eseldepermitirquevarioshostsenelmismosegmentodered,compartanunadireccinIP.CARPesunaalternativagratisaVRRP(VirtualRouterRedundancyProtocol)yHSRP(HotStandbyRouterProtocol)ElgrupodehostsquecomparteunadireccinIPsedenomina"grupoderedundancia".Dentrodeungrupounhostsedesignacomomasterylosdemscomobackups.ElhostmasteresquienrespondealtrficodirigidoaladireccinIPcompartida.Encasodefalladelmaster,elhostbackupdemayorprioridadesquienpasaateneridentidaddemaster.

4. Lainterfacevirtualpfsyncexponeloscambiosenlatabladeestadosusadaporpf.Siestainterfacevirtualseasociaaunainterfacefsicaestoscambiosdeestado

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puedensertransmitidosaotroshosts,demaneraquetodosloshostsdeungrupopuedantenerlainformacindelatabladeestadosdelhostmaster.Encasodetenerquetomarsulugarlasconexionespuedenseguirsininterrupcin.Estopermiteconfigurarfirewallsstatefulenaltadisponibilidad.

5. LainstalacindeOpenBSDquepermiteconfigurartodasestasopcionesesmuyrpida,ocupamuypocoespacioendiscoytienebajosrequerimientosdehardware.

DetallesdelaimplementacinEnelsiguientegrficoserepresentanlosesquemasdeconexindeunainstalacindeunfirewallquetiene:

DosequiposenaltadisponibilidadDosproveedoresdeinternetUnazonadesprotegida.EXTERNAUnazonadesmilitarizada.DMZUnazonaprotegida.INTERNA

Encadaunadelasinterfaces,cadaequipotienesupropiadireccinIPyasuvezhayunadireccinIPdecadainterfacecarp.EstaesladireccinIPque"ven"losdemsequiposconectados.

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Estoes:

if1=interfacedecadaequipoenlareddelISP1.carp1=interfacedelconjuntoenlareddelISP1.

if2=interfacedecadaequipoenlareddelISP2carp2=interfacedelconjuntoenlareddelISP2

if3=interfacedecadaequipoenlaDMZcarp3=interfacedelconjuntoenlaDMZ

if4=interfacedecadaequipoenlaredinternacarp4=interfacedelconjuntoenlaredinterna

if5=interfaceentrecadaequipo

LasinterfacesiftienenunaIPdistintaencadaequipo.Lasinterfacescarptienenunaipnica.

Comodecamosantes,enestaconfiguracinunodelosequiposseconfiguracomomasteryesquien"maneja"laIPvirtualdecadainterface.

Elotroequiposeconfiguracomobackupysoloempiezaafuncionarantelafalladelmaster.

Seutilizaunainterfacequevinculaambosequipos,queparatenerbajalatenciayseguridadsuelesersimplementeuncablederedcruzado,espordondesetransfierenlospaquetesdepfsync,paramantenerlastablasdeestadosincronizadas.

Cmoseenteraelhostbackupqueelhostmasterestactivo?Lacaractersticadelprotocolocarpesquelosequiposquesonmasterseanunciancomoactivosenviandoaintervalosregularespaquetesdedatos.

Parausarcarp,senecesitaconfigurarencadainterfacedecadahostunVirtualHostID(VHID),unadireccinIPvirtualyademsdosparmetrosquesonadvbaseyadvskew,quecontrolancuanfrecuentementeseenvaunanuncio.

Cuandounhostrecibeanunciosconunadvbasemenoralpropio,suponequeotrohostestactuandocomomaster.Cuandodejaderecibirlos,comienzaaenviarlosanuncios,indicandoqueahoraesehosttienelafuncindemaster.Sisequierentenervarioshostbackup,sedefinelaprioridadconquedebenactuarcomomasterasignandovalorescrecientesdelparmetroadvbase.

Todoslosparmetrosdeconfiguracindecarp,seasignanconelcomandoifconfigqueenestesistemaoperativomanejatodoslostiposdeinterfacestantoseanrealescomovirtuales.Estosimplificamuchsimolaconfiguracin.Paramsdetallesver:man(8)ifconfigAmododeejemplo,veamoslaconfiguracindelainterfaceconunodelosdosISP.

Enelequipomaster:

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ifconfigif1201.202.203.204netmask255.255.255.0ifconfigcarp1201.202.203.210vhid1advsbase0pass1234carpdevif1

Enelequipobackup:

ifconfigif1201.202.203.205netmask255.255.255.0ifconfigcarp1201.202.203.210vhid1advsbase10pass1234carpdevif1

Elsignificadodelosparmetroseselsiguiente:

if1:nombredelainterfacefsica(verNota)carp1:nombredelainterfacevirtual201.202.203.204:direccinIPdelhostmaster201.202.203.205:direccinIPdelhostbackup201.202.203.210:direccinIPdelainterfacevirtualvhid:virtualhostidadvbase:valorbasequedeterminasielhostesmasterobackuppass:passwordqueseusaparalaautenticacindelosmensajescarpdev:interfacefsicaasociada

Nota:enOpenBSDadiferenciadeLinuxelnombredeunainterfacedependedeldriverdelkernelquelamaneje.Osealaprimerinterfacenosereth0siempre,sinoquevariardependiendodelamarcaymodelodelatarjetadered.(Ejemplo:em0siesunatarjetaIntel10/100/1000,xl0siesunatarjeta3COM3c9xx).

Paraqueloscomandosdeconfiguracindecadainterfacesetomenenelboot,debeexistirporcadaunadelasinterfacesunarchivo/etc/hostname.if,dondesedebenincluirlosparmetrosquerecibeelcomandoifconfig.Sepuedenincluirparmetrosadicionalesquefijenporejemploelmododeoperacindelainterface(100MBFullDuplex,etc)ytambienejecutarcomandosenelmomentodelainicializacindelainterface.Paramsdetallesver:man(5)hostname.if

firewallstatefulypfsyncUnadelasgrandesventajasdeutilizarOpenBSD,esqueestresueltoenformamuyconfiableysencillaelmecanismoparaqueelolosfirewalldebackuptenganconocimientodelosestadosestablecidosenelfirewallmaster.Esto,comodijimosantes,permiteconfigurarreglasquegenerenestadoyqueencasodefallalasconexionesestablecidasnoseveanafectadas.Paraestoseusalapseudointerfacepfsync.Puedefcilmenteasociarsepfsyncconunainterfacefsica.Paraquelosfirewallmantengansincronizadassustablasdeestado,sernecesariosolamentecrearencadaequipounarchivo/etc/hostname.pfsync0,conelsiguientecontenido:

/etc/hostname.pfsync0:

upsyncdevif5

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if5eselnombredelainterfacequesededicaaestasincronizacin.Cmomanejardosproveedoresdeinternet?Unaalternativaestenerunproveedorprincipalyotrodebackup.Mientraselproveedorprincipalestactivoseenvaeltrficoporestaconexinysisedetectaunafallasecomienzaaenviarporeldebackup.Otraalternativaesqueambasconexionesestnactivassimultneamente.Sibienesperfectamenteposibleenviarelmismotipodetrficoporambasinterfaces,estoavecestraeinconvenientesconsitiossegurosenloscualessevalidanlasdireccionesIPdeorigen.Unaalternativainteresanteesmanejarporcadaenlacedistintostiposdetrfico.Porejemplo,trficodenavegacin(httpyhttps)porunISPytrficodemailyotrosprotocolosporotroISP.Encasodefalladecualquieradelosenlaces,sepuedemanejartodoeltrficoporelrestante.

Cmopuedehacerseesteruteovariable?Todasestasfuncionalidadespuedenmanejarsedirectamenteconpocasreglasdelsistemadefiltradodepaquetespf.EstacapacidaddelfiltradodepaquetesdeOpenBSDesloquebrindamuchasposibilidadesdeimplementacin.

Supongamoslossiguientesrequerimientos:

Permitirdesdelaredinternaaccesohaciainternetdelospuertosdehttpyhttps.RutearestetrficoporelISP1.Permitirdesdelaredinternaaccesohaciainternetdelospuertosdepop3ysmtp.RutearestetrficoporelISP2.Nopermitirtrficoiniciadoeninternethacialaredinterna.

Veamosalgunasreglasparaobtenerestafuncionalidad.

#Variablesext_if1="if1"#interfacedondeseconectaelISP1ext_if2="if2"#interfacedondeseconectaelISP2int_if="if3"#interfacedondeseconectalaredinternawww_ports="{"80443"}"#portspermitidosparanavegacinmail_ports="{"25110"}"#portspermitidosparamail

#NATdecualquierserverdelaredinternaconlaIPdelainterfaceexterna#correspondienteacadaISPnaton$ext_if1from$int_if:networktoany>$ext_if1naton$ext_if2from$int_if:networktoany>$ext_if2

#Inicialmentesebloqueatodoeltrficodeentrada.blockinlog

#Peseaquepfpuedebloqueartantoeltrficodeentradaodesalida,esms#simplefiltrarenunadireccin.#Elegimosfiltrareltrficodeentrada.Unavezquesepermiteeltrficodeentrada#enunainterface,nosebloqueasusalida.Laopcinkeepstate,indicaquese#genereunestadoparalasconexiones(firewallstateful)

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passoutkeepstate

#AceptamosenlainterfaceinternatrficohttpyhttpsyseruteaporISP1passinon$int_ifrouteto($ext_if1)inetprototcpfrom$int_if:networktoanyport\ $www_portskeepstate

#Aceptamosenlainterfaceinternatrficosmtpypop3yseruteaporISP2passinon$int_ifrouteto($ext_if2)inetprototcpfrom$int_if:networktoanyport\ $mail_portskeepstate

Sepuedeobservarqueconmuypocasreglas(6entotal)seobtienelafuncionalidaddeseada.

CmodetectarfallasdeunISPycomocambiarlasreglasdefiltrado?Paradetectarlacadadeunaconexinsedisponedeifstated.Estedaemonpuedemonitorearlasinterfacesyasuvezejecutarcomandosexternosparamonitorearconexiones.Dependerdecadatipodeconexincomosemonitoree.UnavezquesedetectlacadadeunISP,esnecesariocambiarlasreglasdefiltradopararedireccionareltrfico.Estonuevamentepuedehacerseutilizandounafuncionalidaddepf,queenestecasoeselconceptodeanchor,quepermitetenerreglasdefinidasquepuedencargarseydescargarseenformadinmicasinnecesidaddehacerloconeljuegocompletodereglas,yaqueestoafectaralasconexionesexistentes,queseestncursandoporelISPquenofall.

Veamosestoenmsdetalle:

Eldaemonifstatedpuedeejecutarcomandosenrespuestaacambiosenelestadodelasinterfaces.Elestadodelasinterfacespuededeterminarsemonitoreandoelestadodellinkoejecutandocomandosexternos.Tieneunarchivodeconfiguracinquees/etc/ifstated.conf

ifstatedtienedefinidos3estadosposiblesparaunlink,queson:

up: Lainterfacefsicatieneconexinactiva.Paraunainterfacecarp,representaqueinterfaceestcomomaster.

down: Lainterfacefsicanotieneconexinactiva.Paraunainterfacecarp,representaquelainterfaceestcomobackup.

unknown: Nosepuededeterminarelestadodelaconexnfsica.Paraunainterfacecarpestorepresentaelestadoinit.

Enmuchoscasosestainformacinnoessuficiente.Ennuestrocasoenparticular,perfectamentepodemostenerlinkhaciaelrouterquenosconectaconunISPyesterouternotenerconexinhaciainternet.Senecesitaalgunaformaexternadeverificarestaconexin.ifstatedpermiteejecutarcomandosexternosytomaraccionesverificandoelstatusqueestoscomandosretornen.Porejemplohaciendounpingdeunospocospaqueteshaciaunserverconocido,puedeindicarsilaconexinestactiva.

Dentrodeifstated.conf,sepuedendefinirvariablescomolassiguientes:

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carp_up="carp0.link.up&&carp1.link.up"

net='("pingqc1w1192.168.0.1>/dev/null"every10&&\"pingqc1w1192.168.0.2>/dev/null"every10)'

Lavariablecarp_up,dependedelosestadosdedosinterfacescarp.Enestecasoenqueseamasterenambasinterfaces.

Lavariablenet,dependedelaconectividadcondosIP.Paraverificarestoseenvaunpingconunafrecuenciade10seg(palabraclaveevery).

Estadosenifstatedifstatedoperaconestadosytransiciones.

Cadaestadotieneunabloquedeinicioyuncuerpo.Elbloquedeinicio,seutilizaparainicializarelestadoyseejecutacadavezqueseingresaenesteestado.Elcuerpodelestadosoloseejecutacuandoelestadoeselactualyocurreunevento.

Lasaccionesatomardentrodeunciertoestadonormalmenteimplicanunoomssentenciasif.Lasposiblesaccionesincluyenejecutaruncomandousandorunodispararunatransicinconsetstate.

Comoejemplomostramosdelarchivodeconfiguracinusadoenlaimplementacin.

#TestdeISP1eISP2ISP1='("/etc/ifstated.scripts/test_ispisp1"every30)'ISP2='("/etc/ifstated.scripts/test_ispisp2"every30)'

#AmbosISPactivosstatebothup{init{run"/etc/ifstated.scripts/start"}if(!$ISP1&&$ISP2)setstateISP1downif!$ISP2&&$ISP1setstateISP2downif!($ISP1||$ISP2)setstatebothdown}

#FallaISP1stateISP1down{init{run"/etc/ifstated.scripts/isp2"}if($ISP1&&$ISP2)setstatebothup

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if!($ISP1||$ISP2)setstatebothdownif!$ISP2&&$ISP1setstateISP2down}

#FallaISP2stateISP2down{init{run"/etc/ifstated.scripts/isp1"}if($ISP2&&$ISP1)setstatebothupif!($ISP1||$ISP2)setstatebothdownif!$ISP1&&$ISP2setstateISP1down}

#AmbosISPconfallastatebothdown{init{run"/etc/ifstated.scripts/start"}if($ISP2&&$ISP1)setstatebothupif($ISP1&&!$ISP2)setstateISP2downif($ISP2&&!$ISP1)setstateISP1down}

Enelscripttest_ispseejecutaparacadaISPunpingadosdireccionesconocidas.Previamentesesetearonlasrutasnecesarias.Conquealmenosunadelasdosdireccionesrespondaelping,seconsideraqueelISPestactivo.

Enlosscriptsisp1eisp2secambianlasreglasdepf,demaneradeenviareltipodetrficonormalmenteenviadoporelISPquefall,porelquequedactivo.Paraevitarcargartodaslasreglasnuevamente,seusaelconceptodeanchorquetienepf.

Msalldeljuegoprincipaldereglas,pfpuedecargarreglasadicionales,enpuntosdenominadosanchors.Unanchorpuedeincluirreglas,variableseinclusootrosanchor.Laventajadeesteesquemaesquelasreglasquetieneelanchorpuedenestarfijasconanterioridadomodificarseenformadinmica,peroencualquiercasopuedencargarseydescargarsesinafectarlasotrasreglas,nilosestadosyaestablecidos.

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Paraelejemploanterior,podranagregarse2anchorluegodelasreglasdefiltrado,demaneraquequedarancomosigue:

#AceptamosenlainterfaceinternatrficohttpyhttpsyseruteaporISP1passinon$int_ifrouteto($ext_if1)inetprototcpfrom$int_if:networktoanyport\ $www_portskeepstate

#Aceptamosenlainterfaceinternatrficosmtpypop3yseruteaporISP2passinon$int_ifrouteto($ext_if2)inetprototcpfrom$int_if:networktoanyport\ $mail_portskeepstate

#Anchorporfalladeisp1anchorisp1

#Anchorporfalladeisp2anchorisp2

Enestecasotendramosdosarchivos,conlasreglasquedebecargarcadaanchor.Porejemplo:

/etc/anchor.isp1,deberatenerelsiguientecontenido:

#Variables

ext_if1="if1"#interfacedondeseconectaelISP1ext_if2="if2"#interfacedondeseconectaelISP2int_if="if3"#interfacedondeseconectalaredinternawww_ports="{"80443"}"#portspermitidosparanavegacinmail_ports="{"25110"}"#portspermitidosparamail

#AceptamosenlainterfaceinternatrficohttpyhttpsyseruteaporISP2passinon$int_ifrouteto($ext_if2)inetprototcpfrom$int_if:networktoanyport\ $www_portskeepstate

/etc/anchor.isp2,deberatenerelsiguientecontenido:

#Variables

ext_if1="if1"#interfacedondeseconectaelISP1ext_if2="if2"#interfacedondeseconectaelISP2int_if="if3"#interfacedondeseconectalaredinternawww_ports="{"80443"}"#portspermitidosparanavegacinmail_ports="{"25110"}"#portspermitidosparamail

#Aceptamosenlainterfaceinternatrficosmtpypop3yseruteaporISP1passinon$int_ifrouteto($ext_if1)inetprototcpfrom$int_if:networktoanyport\ $mail_portskeepstate

Unpardeobservaciones:

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EnlosanchornosetrasladanlasdefinicionesdeMACROS(variables)quesehayanhechoenlareglaprincipal,porloquedebeserincludasencadadefinicin.

Enpfeslaltimareglaquevalidelaquesetomaencuenta.

Deestamaneralosarchivos/etc/ifstated.scripts/isp1y/etc/ifstated.scripts/isp2,queseejecutanen/etc/ifstated.conf,tendrnlassiguientesinstruccionesparacambiarlosreglasdefiltrado:

isp1:pfctlaisp1f/etc/anchor.isp1isp2:pfctlaisp2f/etc/anchor.isp2

AestopuedesernecesariocambiarrutasoalgnaotraconfiguracinasociadaconundadoISP.

Elesquemaesmuyflexibleyelmostradoessolounadelasopcionesposibles.

Conesteartculosemuestralasposibilidadesdeimplementacindeunfirewallredundante,usandoOpenBSD.ComoadicionalpuedeconfigurarseelfirewallcomoconcentradordeVPNsusandoIPSec.ElsistemaoperativotienesoporteIPSecnativo,usandoeldaemonisakmpdyelcomandodeconfiguracinipsecctl.Valgaaclararquetambienpuedehacersequeesteconcentradorfuncioneenaltadisponibilidad,yaquesedisponedeldaemonsasyncdquepermitemantenerlainformacindelasVPNsestablecidasenelfirewalldebackup.

SerecomiendaconsultarelsitiodeOpenBSD(www.openbsd.org)dondeseencontrarexcelentedocumentacineinclusolosmanualesdelosrespectivoscomandosyarchivosdeconfiguracin.Cabeaclararquetodolodescriptohasidoprobadoenlaprcticayestfuncionandoenlaactualidadenmsdeunaorganizacinyhamostradosuscapacidadesreales.

NorbertoAltalefRedKlee

SolucionesbasadasenSoftwareLibrewww.redklee.com.arnaltalef@redklee.com.arSanchezdeBustamante635BuenosAiresArgentinaTel:541148633074/Cel:54111550559853

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